机电一体化专业毕业设计

机电一体化专业毕业设计课题名称交通灯控制系统的设计院、系电气工程学院学生姓名向XX专业机电一体化班级机电1209指导老师张XX评阅老师XX年XX月XX日毕业设计（论文）任务书题目：交通灯控制系统的设计任务与要求：.设计任务）绘制交通灯控制系统框图，确定设计方案。

2）了解电路所需芯片的功能、参数和工作原理。

3）采用软件完成编译、仿真、下载。

4）完成交通灯控制系统的硬件设计方案。

5）调试并实现交通灯控制系统的功能。

2.要求：)用二极管显示红、绿、黄灯；2）用数码管显示十字路口两个方向的剩余时间；3）用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点亮和熄灭；4）用按键设置两个方向的通行时间（绿灯点亮时间）和暂缓黄灯通行时间（黄灯点亮的时间）。

毕业设计进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字0月14号-10月15号查阅资料确定设计方案完成0月16号-10月19号硬件电路图设计完成0月20号-10月23号编写软件完成0月24号-10月26号软硬件整体调试完成0月27-10月30号完成论文初稿完成1月1号-11月3号论文定稿，总结答辩完成指导教师对进度计划实施情况总评签名：年月日摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制技术日益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。

十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。

那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。

交通信号灯控制方式很多。

本系统采用mcS-51系列单片机AT89c51为中心器件来设计交通灯控制器，实现了能根据实际车流量通过8051芯片的P3口设置红、绿灯燃亮时间的功能；红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示（交通灯信号通过P1口输出，显示时间通过P0口输出至双位数码管）。

本系统设计周期短、可靠性高、实用性强、操作简单、维护方便、扩展功能强。

关键词：交通灯；单片机;mcS-51AbstractInrecentyears,withtherapiddevelopmentofscienceandte chnology,theapplicationofScmisgoingdeep,drivingthetraditionaldetectiontechni questorenewdaybyday.Inthereal-timeexaminationandint heautomaticcontrolmonolithicintegratedcircuitapplic ationsystem,themonolithicintegratedcircuitoftentook acorepartuses.Themonolithicintegratedcircuitaspectk nowledgeisonlyinsufficient,butshouldalsoactaccordin gtotheconcretehardwarearchitecturesoftwareandhardwa reunion,tobeimproved.Theintersectionvehiclesshuttle,thepedestrianisbustl ing,cardealershiptrafficlane,personsidewalk,methodi cal.Thendependingonwhattorealizesthisorderlyorder?thetrafficlightsontheautomaticcontrolsystem.Therear egreatnumberkindsofmodestocontrolthetrafficlights.ThesystemusesaseriesofmcS-51asthecenterAT89c51single -chipdevicedesignedtocontrolthetrafficlights,soasto realizethefunctionofsettingred,greenlighttimeby8051 chip’sP3portaccordingtotheactualtrafficflows,lightingthe red-lightandgreen-lightbyturnandlightingtheyellow-l ighttowarmwhile5secondsleft.Shortofthedesigncycle,h ighreliability,practical,simpleoperation,easymainte nance,theexpansionofpowerfulisthissystem.keywords:ScmmcU;trafficlight；mcS-51目录毕业设计任务书I毕业设计进度计划表II摘要III第一章绪论.1课题研究背景与意义.2论文研究内容及结构安排第2章系统总体方案32.1总体方案设计32.2软硬件平台介绍4第3章系统设计与仿真3.1显示部分电路模块设计03.2时钟部分电路模块设计03.3按键模块设计1第4章总结2致谢3参考文献4【附录1】I5【附录2】II6第一章绪论.1课题研究背景与意义..1.1背景：随着工业化水平与经济的提高，交通问题成为我国社会主义发展的重大问题，交通事故也在我们身边出现的次数越来越多，而城市道路交通问题的核心就是对十字交叉路口交通信号的控制。

.1.2意义：人们对十字路口交通信号的控制方法大致有如下两种方式：其一是建立城市交通流的数学模型，提出优化算法，二是根据模糊控制的方法，根据十字路口交通的车辆数确定某一相位的绿灯初始时间和绿灯延长时间，对交通灯的控制实现了一定的模糊化。

因此，结合我国城市道路交通的实际情况，开发出真正适合我们自身特点的智能信号灯控制系统是当前的主要任务，以最大限度地减少了十字路口的车辆平均延误时间，提高了路口通行能力，从而达到缓解交通拥挤的目的。

因此，有许多设计上作者为改善城市交通环境设计了许多方案，而大多数都为交通指挥灯，本电路也正是基于前人设计的基础上进行改进的。

由于交通的各种矛盾的不断出现，人们总是尽可能的把各个历史阶段当时最新科技成果应用到交通控制系统中来，从而促进了交通控制技术的不断发展。

.2论文研究内容及结构安排.2.1研究内容.由一条主干道和一条支干道的汇合点形成十字交叉路口，为确保车辆安。

全、迅速地通行，在交叉路口的每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯。

红灯亮静止通行；绿灯亮允许通行；黄灯亮则给行使中的车辆有时间停靠到禁行线外。

按下列7点要求设计一交通灯控制系统：（1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯，用传感器或用逻辑开关代替传感器作检测车辆是否到来或是否闯红灯的信号。

（2）由于主干道车辆较多而支干道车辆较少，所以主干道处于常允许通行状态，而支干道有车来时才允许通行。

当主干道允许通行亮绿灯时，支干道亮红灯。

而支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。

（3）当主、支干道都有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行24秒，支干道每次放行20秒。

（4）分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。

（5）确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又要求了对车流量检测及自调整模拟功能，违规检测及处理，紧急状况处理和键盘可设置等强大功能。

（6）进行智能传感器的硬件电路、显示电路等的设计和对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。

（7）进行软件系统的设计，对于本系统，本人采用单片机汇编语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。

（8）主要以AT89c51单片机为核心，以控制红、绿、黄、灯按时间的依次变换，并有倒读秒功能，每一种灯亮的时间都用数码管显示器进行显示。

但因考虑到闯红灯电子照相的情况，设置逻辑开关（9）由时钟信号发生器、计数器、译码显示器、信号灯译码驱动电路几部分成来实现交通组信号灯的自动控制。

.2.2结构安排（1）对总体方案设计的一个分析，包括十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示，基于实际情况，又有违规检测及拍照处理功能。

（2）还需要采用计数器，译码器，数码管测试。

将测试节点1的跳冒连接，断开计数器1与计数器2的连接，使得只有低位计数，观察到数码管的数字依次从9到0再循环，说明低位计数器、译码芯片及其数码管连接无误，测试通过。

用函数信号发生器给计数器2的cP端测试高位计数器、译码器和数码管是否正常。

第2章系统的方案设计2.1总体方案设计东西、南北两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。

红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行。

黄灯亮提示人们注意红、绿灯的状态即将切换，且黄灯燃亮时间为东西、南北两干道的公共停车时间[5S]。

设东西道比南北道的车流量大，指示灯燃亮的方案见表表2-1交通灯显示状态（1）当东西方向为红灯，此道车辆和行人禁止通行；南北道为绿灯，此道车辆和行人通过。

时间为60秒。

（2）黄灯闪烁5秒，警示车辆和行人红、绿灯的状态即将切换。

（3）当东西方向为绿灯，此道车辆通行；南北方向为红灯，南北道车辆禁止通过。

时间为80秒。

东西方向车流大通行时间长。

（4）这样如上表的时间和红、绿、黄出现的顺序依次出现这样行人和车辆就能安全的畅通设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。

交通状态从状态1开始变换，直至状态4然后循环至状态1，周而复始，把这四个状态归纳如下：（1）东西方向红灯亮，南北方向绿灯亮，倒计时27秒。

此状态下，东西方向禁止通行，南北向允许通行。

（2）东西方向红灯亮，南北方向黄灯闪烁，倒计时3秒。

此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。

（3）南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮，倒计时27秒。

此状态下，东西方向允许通行，南北方向禁止通行。

（4）南北方向红灯亮，东西方向黄灯闪烁，倒计时3秒。

此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。

东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个，在任一个路口，遇红灯禁止通行，转绿灯允许通行，之后黄灯亮警告行止状态将变换。